大功率圓筒型直線開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)控制裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型為一種大功率圓筒型直線開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)控制裝置，該裝置采用圓筒型直線開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)作為驅(qū)動(dòng)，無(wú)需旋轉(zhuǎn)-直線轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)，使得裝置機(jī)械結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠性高。以數(shù)字信號(hào)處理器DSP為核心的控制器在控制功率變換器過(guò)程中，采用轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)控制，可以實(shí)現(xiàn)調(diào)速和穩(wěn)速的目的，有效提高裝置效率，降低功率損耗。裝置在直線開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)LSRM起動(dòng)時(shí)采用電流斬波控制，運(yùn)行過(guò)程中采用固定角度的PWM電壓斬波控制方式，控制算法采用比例微分積分PID控制，使得裝置起動(dòng)力矩大，低速性能好，調(diào)速范圍寬，控制靈活，能夠廣泛應(yīng)用到多種領(lǐng)域中。
【專利說(shuō)明】大功率圓筒型直線開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)控制裝置
[0001]【技術(shù)領(lǐng)域】:本實(shí)用新型涉及一種大功率圓筒型直線開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)控制裝置，具體是一種新型節(jié)能控制裝置。
[0002]【背景技術(shù)】:在需要大功率直線運(yùn)動(dòng)的場(chǎng)合，傳統(tǒng)上一般采用旋轉(zhuǎn)電機(jī)，通過(guò)曲柄連桿等旋轉(zhuǎn)-直線轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)負(fù)載，整個(gè)控制裝置易出現(xiàn)機(jī)械磨損、可靠性低、效率低等問(wèn)題。近年來(lái)也有采用異步直線電機(jī)和永磁同步直線電機(jī)控制裝置，直線電機(jī)因省去了中間轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)，噪音低、環(huán)保、無(wú)機(jī)械磨損。在研發(fā)直線電機(jī)控制裝置的基礎(chǔ)上，研發(fā)了一種不含線圈及永磁體的大功率圓筒型直線開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)控制裝置，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、耐高溫、可靠性高、起動(dòng)力矩大、低速性能好、效率高等顯著優(yōu)點(diǎn)。
[0003]
【發(fā)明內(nèi)容】
:本實(shí)用新型提供一種成本低、起動(dòng)力矩大、效率高的大功率圓筒型直線開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)控制裝置。本實(shí)用新型所采取的技術(shù)方案是:種大功率圓筒型直線開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)控制裝置，該裝置包括控制器(I)、驅(qū)動(dòng)電路(2)、功率變換器(3)、電流傳感器(4)、位置傳感器(5)、圓筒型直線開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)(LSRM)(6)、操作面板(7)，其特征是:操作面板(7)的輸出端與控制器(I)的輸入端連接，控制器(I)的輸出端與驅(qū)動(dòng)電路(2)的輸入端連接，驅(qū)動(dòng)電路(2)的輸出端與功率變換器(3)的控制端連接，功率變換器(3)的輸出端與圓筒型直線開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)(LSRM) (6)的輸入端連接，電流傳感器(4)和位置傳感器(5)的輸出端與控制器(I)的反饋端連接。
[0004]本實(shí)用新型的工作原理:
[0005]外圍操作面板下達(dá)指令到控制器，控制器在檢測(cè)到位置、電流等信息后結(jié)合控制算法，將控制信號(hào)送入驅(qū)動(dòng)電路，驅(qū)動(dòng)電路將控制信號(hào)轉(zhuǎn)換為功率變換器的驅(qū)動(dòng)信號(hào)來(lái)驅(qū)動(dòng)功率變換器，對(duì)電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)，帶動(dòng)機(jī)械負(fù)載運(yùn)動(dòng)，裝置通過(guò)電流傳感器和位置傳感器對(duì)電機(jī)的電流、速度、位置進(jìn)行檢測(cè)，并分別反饋到控制器中，實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制。
[0006]裝置控制方式上采用轉(zhuǎn)速環(huán)電流環(huán)雙閉環(huán)控制裝置，在圓筒型直線開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)(LSRM) (6)起動(dòng)時(shí)采用電流斬波控制；運(yùn)行過(guò)程中采用固定角度的PWM電壓斬波控制方式，控制算法采用比例微分積分PID控制。
[0007]本實(shí)用新型的技術(shù)效果:
[0008]1、本實(shí)用新型給整個(gè)控制裝置帶來(lái)了優(yōu)越的性能，裝置電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，響應(yīng)速度快，能夠?qū)崟r(shí)調(diào)節(jié)，控制靈活，適應(yīng)性好，能夠廣泛應(yīng)用到多種領(lǐng)域中。
[0009]2、本實(shí)用新型采用數(shù)字信號(hào)處理器DSP為核心進(jìn)行控制，運(yùn)行速度快，集成度高，穩(wěn)定性好。
[0010]3、本實(shí)用新型中功率變換器采用半橋式逆變電路，功率開(kāi)關(guān)元件IGBT與圓筒型直線開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)繞組串聯(lián)的方式，使得電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠性高、避免直通短路等。
[0011]4、本實(shí)用新型中自主研發(fā)了光電式直線傳感器做位置檢測(cè)，使之成為直線位置檢測(cè)器件中性能和價(jià)格比最具優(yōu)勢(shì)的檢測(cè)器件，很好的應(yīng)用到本裝置中，實(shí)現(xiàn)對(duì)裝置位置的檢測(cè)。
[0012]5、本實(shí)用新型采用圓筒型直線開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力，無(wú)需旋轉(zhuǎn)-直線轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)，使裝置具有機(jī)械結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、可靠性高、效率提高等優(yōu)點(diǎn)。[0013]6、控制器在控制功率模塊過(guò)程中，采用轉(zhuǎn)速環(huán)電流環(huán)雙閉環(huán)控制，可以實(shí)現(xiàn)調(diào)速和穩(wěn)速的目的，有效提高裝置效率，降低功率損耗。
[0014]7、本裝置在圓筒型直線開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)(LSRM)起動(dòng)時(shí)采用電流斬波控制；運(yùn)行過(guò)程中采用固定角度的PWM電壓斬波控制方式，控制算法采用比例微分積分PID控制，使得裝置起動(dòng)力矩大，低速性能好，調(diào)速范圍寬，。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】:
[0015]圖1是本實(shí)用新型的裝置組成框圖。
【具體實(shí)施方式】:
[0016]如圖1所示的一種大功率圓筒型直線開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)控制裝置，該裝置包括控制器
1、驅(qū)動(dòng)電路2、功率變換器3、電流傳感器4、位置傳感器5、圓筒型直線開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)(LSRM)
6、操作面板7，操作面板7的輸出端與控制器I的輸入端連接，控制器I的輸出端與驅(qū)動(dòng)電路2的輸入端連接，驅(qū)動(dòng)電路2的輸出端與功率變換器3的控制端連接，功率變換器3的輸出端與圓筒型直線開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)(LSRM) 6的輸入端連接，電流傳感器4和位置傳感器5的輸出端與控制器I的反饋端連接。
[0017]控制器I是以數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)芯片為核心，采用數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)芯片的型號(hào)為:TMS320X2812，驅(qū)動(dòng)電路2采用M57962L驅(qū)動(dòng)功率開(kāi)關(guān)元件IGBT，共有九個(gè)單元，一個(gè)單元用于制動(dòng)，其余八個(gè)單元分別驅(qū)動(dòng)四相中的八個(gè)功率開(kāi)關(guān)元件IGBT，控制器在控制功率模塊過(guò)程中，采用轉(zhuǎn)速環(huán)電流環(huán)雙閉環(huán)控制，在圓筒型直線開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)(LSRM)起動(dòng)時(shí)采用電流斬波控制；運(yùn)行過(guò)程中采用固定角度的PWM電壓斬波控制方式，控制算法采用比例微分積分PID控制。
[0018]功率變換器3采用型號(hào)為英飛凌FF200R12KT4的功率開(kāi)關(guān)元件IGBT和續(xù)流二極管組成半橋式逆變電路，型號(hào)為英飛凌FF200R12KT4的功率開(kāi)關(guān)元件IGBT與圓筒型直線開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)(LSRM) 6繞組相串聯(lián)，分別向電動(dòng)機(jī)四相繞組供電。
[0019]電流傳感器4采用的是型號(hào)為CHB-200SF的閉環(huán)霍爾電流傳感器，位置傳感器5采用光電式直線傳感器，光電式直線傳感器包括感應(yīng)頭和遮光尺兩個(gè)部分，感應(yīng)頭安裝在圓筒型直線開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)(LSRM) 6的初級(jí)上，遮光尺安裝在圓筒型直線開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)(LSRM) 6的次級(jí)上，遮光尺與次級(jí)同步運(yùn)動(dòng)，通過(guò)遮光尺的遮光和透光，使感應(yīng)頭產(chǎn)生通斷信號(hào)。
[0020]所述的電機(jī)為大功率圓筒型直線開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)，采用四相8/6極的初級(jí)、次級(jí)雙凸極結(jié)構(gòu)，初級(jí)有集中繞組，次級(jí)無(wú)繞組、無(wú)永磁體，初、次級(jí)采用硅鋼片疊壓而成。
【權(quán)利要求】
1.一種大功率圓筒型直線開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)控制裝置，該裝置包括控制器(I)、驅(qū)動(dòng)電路(2)、功率變換器(3)、電流傳感器(4)、位置傳感器(5)、圓筒型直線開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)(LSRM)(6)、操作面板(7)，其特征是:操作面板(7)的輸出端與控制器(I)的輸入端連接，控制器(O的輸出端與驅(qū)動(dòng)電路(2)的輸入端連接，驅(qū)動(dòng)電路(2)的輸出端與功率變換器(3)的控制端連接，功率變換器(3 )的輸出端與圓筒型直線開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)(LSRM) (6 )的輸入端連接，電流傳感器(4)和位置傳感器(5)的輸出端與控制器(I)的反饋端連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大功率圓筒型直線開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)控制裝置，其特征是:控制器(I)是以數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)芯片為核心，采用數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)芯片的型號(hào)為:TMS320X2812，驅(qū)動(dòng)電路(2)采用M57962L驅(qū)動(dòng)功率開(kāi)關(guān)元件IGBT，共有九個(gè)單元，一個(gè)單元用于制動(dòng)，其余八個(gè)單元分別驅(qū)動(dòng)四相中的八個(gè)功率開(kāi)關(guān)元件IGBT，控制器在控制功率模塊過(guò)程中，采用轉(zhuǎn)速環(huán)電流環(huán)雙閉環(huán)控制，在圓筒型直線開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)(LSRM)起動(dòng)時(shí)采用電流斬波控制；運(yùn)行過(guò)程中采用固定角度的PWM電壓斬波控制方式，控制算法采用比例微分積分PID控制。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大功率圓筒型直線開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)控制裝置，其特征是:功率變換器(3)采用型號(hào)為英飛凌FF200R12KT4的功率開(kāi)關(guān)元件IGBT和續(xù)流二極管組成半橋式逆變電路，型號(hào)為英飛凌FF200R12KT4的功率開(kāi)關(guān)元件IGBT與圓筒型直線開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)(LSRM) (6)繞組相串聯(lián)，分別向電動(dòng)機(jī)四相繞組供電。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大功率圓筒型直線開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)控制裝置，其特征是:電流傳感器(4)采用的是型號(hào)為CHB-200SF的閉環(huán)霍爾電流傳感器，位置傳感器(5)采用光電式直線傳感器，光電式直線傳感器包括感應(yīng)頭和遮光尺兩個(gè)部分，感應(yīng)頭安裝在圓筒型直線開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)(LSRM) (6)的初級(jí)上，遮光尺安裝在圓筒型直線開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)(LSRM) (6)的次級(jí)上，遮光尺與次級(jí)同步運(yùn)動(dòng)，通過(guò)遮光尺的遮光和透光，使感應(yīng)頭產(chǎn)生通斷信號(hào)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大功率圓筒型直線開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)控制裝置，其特征是:所述的電機(jī)為大功率圓筒型直線開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)，采用四相8/6極的初級(jí)、次級(jí)雙凸極結(jié)構(gòu)，初級(jí)有集中繞組，次級(jí)無(wú)繞組、無(wú)永磁體，初、次級(jí)采用硅鋼片疊壓而成。
【文檔編號(hào)】H02P25/08GK203788208SQ201420096244
【公開(kāi)日】2014年8月20日 申請(qǐng)日期:2014年3月5日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月5日
【發(fā)明者】王軍, 李勇, 馬越, 史石磊 申請(qǐng)人:哈爾濱泰富電氣有限公司